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中国农业科学 2008,41(10):3083-3087
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2008.10.022
玉米新病害—鞘腐病研究初报
1 1 1 1 1 2 3
徐秀德 ，姜 钰 ，王丽娟 ，董怀玉 ，胡 兰 ，吕国忠 ，刘志恒
（1 辽宁省农业科学院植物保护研究所，沈阳 110161；2 大连民族学院生物资源与环境研究所，辽宁大连 116600；
3
沈阳农业大学植物保护学院，沈阳 110161）
摘要：
【目的】明确中国玉米产区发生的新病害—鞘腐病的症状及其致病病原菌的种类。
【方法】田间调查进
行症状描述，采集不同地区玉米鞘腐病典型病斑，对分离获得的可疑病原物进行培养、致病性测定以及 ITS 序列
测定分析。【结果】玉米鞘腐病菌的形态学与已报道的层出镰孢菌[Fusarium proliferatum ]相同，ITS 序列测定
分析该菌与层出镰孢菌的同源性达 100%;人工接种寄主表现与田间自然发病相同症状。病菌生长适宜温度为 25～
30℃，最适温度为 28℃。病菌大、小两型分生孢子的萌发适宜温度均为 25～30℃。【结论】玉米鞘腐病为中国玉
米发生的一种新病害，其病原菌为层出镰孢菌[Fusarium proliferatum （Mats.）Nirenberg]。
关键词：玉米鞘腐病；病原鉴定；生物学特性
Corn Sheath Rot—A New Disease Found in China
XU Xiu-de1, JIANG Yu1, WANG Li-Juan1, DONG Huai-yu1, HU Lan1, L? Guo-zhong2, LIU Zhi-heng3
(1Institute of Plant Protection, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161; 2Institute of Bio-Resources and
Environment, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, Liaoning; 3College of Plant Protection, Shenyang Agricultural
University, Shenyang 110161)
Abstract: 【Objective】The objective of this study is to define the symptom and causal agent of corn sheath rot, which is a
newly found disease in China.【Method】The fresh samples with typical symptom were collected from different areas. The acquired
fungal isolates were cultured on standard media and tested for pathogenicity, their ITS rDNA were sequenced and analyzed.
【Result】The pathogen was morphologically identified as Fusarium proliferatum (Mats.) Nirenberg. The ITS sequence analysis has
confirmed that it is 100% similar with those of F. proliferatum downloaded from GenBank. The artificially inoculation of the fungal
isolates produced the similar symptoms as the field investigation. The optimum temperature for mycelial growth of the pathogen in
culture was 25-30℃.【Conclusion】 The sheath rot of corn is a newly found disease in China, and its causal agent is identified as
Fusarium proliferatum (Mats.) Nirenberg.
Key words: Corn sheath rot; Pathogen identification; Biological characteristics
例表明，一种新的病害或病原菌出现而未被重视，常
0 引言 给生产造成严重后果，在中国此类教训屡见不鲜。
【前
【研究意义】近年来，中国东北玉米产区发生一 人研究进展】玉米鞘腐病是中国东北春玉米上发生的
种新病害，该病害症状特点与玉米的褐斑病、纹枯病 一种新病害，经查阅国内玉米病害研究资料[1~3]，未见
和圆斑病等[1]有相似之处。该病主要危害玉米叶鞘， 该病害相关研究报道，对该病害病原学、发生规律还
在玉米生育中后期发生危害，受害叶鞘呈黑褐色腐烂 不清楚，生产上缺乏有效防病措施。在美国，White
症状，故称之为鞘腐病。近年该病有逐年加重发生的 等[4,5]记载了在玉米上发生有紫叶鞘病，此病在玉米抽
趋势，造成不同程度玉米产量损失。历史上的许多实 丝阶段开始发生，只危害叶鞘而不侵染叶片和茎秆，
收稿日期：2007-10-17；接受日期：2007-11-12
基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD02A12）
作者介绍：徐秀德（1955-） ，男，山东即墨人，研究员，博士，研究方向为玉米等旱粮作物病害防治和资源抗病鉴定。Tel：024-88455636；Fax：024-
88419895；Email：xiudex@163.com
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3084 中 国 农 业 科 学 41 卷
认为可能由镰孢菌（Fusarium spp.）或细菌侵染引起， 状况。用直径 5 mm 打孔器切取菌片，采用 PDA 培养
但尚未确定玉米鞘腐病的致病原菌种类。【本研究切 基，分别于 5、10、15、20、25、28、30、35 和 40℃
入点】玉米鞘腐病是玉米新病害，其病害发生特点及 共计 9 个温度梯度下培养， 5 次重复， d 后观察记
设 6
其致病病原不明确。本研究采用常规植物病理学和分 录培养形态特征，测量菌落直径和计算菌落生长速度。
子生物学相结合研究技术手段，对玉米鞘腐病病原学 选用 CLA 培养基培养病原菌以便观察病菌子实体结
及生物学特性等进行了研究。【拟解决的关键问题】 构。接菌方法同上，25℃恒温培养，6 d 后观察记录子
明确该病病原菌的种类，为该病害的防治和抗病育种 实体形态特征。
提供理论依据。 1.2.3 分子生物学鉴定 将供试菌株 CSR01、CSR15
和 CSR24 分别用马铃薯蔗糖液体培养基培养，离心后
1 材料与方法 用滤纸过滤回收菌丝体。用 Gentra 公司的 puregene
1.1 病害症状描述 DNA 提取试剂盒提取 DNA[10,11]。ITS 区域 PCR 扩增
根据田间自然发病和人工接种发病植株进行病害 采 用 真 菌 rDNA ITS 区 域 通 用 引 物 ： ITS1
症状描述。于 2004 年秋季，采集辽宁、吉林和黑龙江 （5′-GAAGTAAAAGTCGAACAAG-3′）和引物 ITS4
省不同生态区和不同品种自然病株上典型病斑，参照 （5′-CCTCCGCTTATTGATATGC-3′）。测序反应和
文献[6]、文献[7]进行病原菌分离，获得分离菌后，经 统 计 分 析 参 照 Waalwijk 等 [12] 的 方 法 进 行 ， 应 用
单孢分离获得纯化菌株。将病菌于 PDA 或 PSA 培养 ABI3700 自 动 测 序 仪 进 行 测 序 。 获 得 的 序 列 与 从
基上进行培养，根据培养性状进行形态学鉴定，确定 GenBank 数据库中获得的相关镰孢菌种类的 rDNA
出现频率较高的优势菌株。共获得镰孢菌（Fusarium） ITS 序列进行比较，利用 DNA Star 软件进行同源树的
分离菌株 24 个，编号为 CSR01～24。选取代表性的 构建。
菌株 CSR01、CSR15 和 CSR24 为供试菌株，按柯赫
氏（Koch’）法则进行证病和病原菌鉴定。
2 结果与分析
1.2 病原菌的鉴定 2.1 病害症状
1.2.1 病原菌致病性测定 选用丹黄 02 玉米品种为 在田间自然条件下，病害主要发生于叶鞘部位，
供试材料进行致病性测定。将供试镰孢菌 3 个菌株 形成不规则褐色腐烂状病斑，故称鞘腐病。该病主要
（CSR01、CSR15 和 CSR24）分别移植于 PDA 平板 发生在玉米生长后期的籽粒形成直至灌浆充实期。病
上，25℃恒温培养 4～5 d；用打孔器在菌落边缘打取 斑初为椭圆形或褐色小点，后逐渐扩展，直径可达 5
直径 0.5 mm 菌片 5 片，移入装有 100 ml 的 5%绿豆煎 cm 以上，多个病斑汇合形成黑褐色不规则形斑块，蔓
[8]
汁（有助于镰孢菌大孢子产生）液体培养基 的 250 ml 延至整个叶鞘，致叶鞘干腐。叶鞘内侧褐变重于叶鞘
三角瓶中，置于摇床（160 r/min），25℃震荡培养 72 外侧，田间偶尔可见病斑中心部位产生粉白色霉层（病
5
h；然后用无菌水配制成浓度为 10 个/ml 的孢子悬浮 菌菌丝体和分生孢子）（图 1）。
液备用。在田间玉米开花初期，用注射器将孢子悬浮 2.2 病原菌鉴定结果
液从植株叶基部滴注入叶鞘内，为了使孢子悬浮液能 2.2.1 病原菌致病性测定 人工接种叶鞘结果表明，
进入叶鞘与茎秆间、可用手向一侧拉叶片，以不损伤 接种病株表现出与自然病株相同的症状。接种 7 d 后，
叶鞘为宜，每叶鞘滴注孢子悬浮液 2 ml。设滴注无菌 接种部位产生褐色小斑点，11 d 后病斑逐步扩展，呈
水为空白对照。接种后，每间隔 2 d 进行接种点病情 棕褐色病斑，且叶鞘内侧的病斑面积大于外侧，发病
调查。接种植株病症充分显现后，从人工接种玉米植 严重时整个叶鞘变为黑褐色。田间接种 40 株有 35 株
株发病的病斑上分离致病菌，与田间自然病株上分离 发病，接种点发病率为 87.5%；而对照未见发病。对
的镰孢菌菌株进行形态比较。 接种发病叶鞘进行病菌分离， 22 个接种点分离到与
有
1.2.2 病原菌形态学鉴定 将分离的致病菌株和从 接种供试验菌株培养性状相同的病原菌。由此可见供
田间自然病株上分离的菌株经室内培养，通过形态特 试菌株具有较强的致病力，表明其为玉米鞘腐病的致
征及培养性状比较，进行病原菌的鉴定。形态学鉴定 病菌。
[9]
采用康乃馨叶琼脂（CLA）培养基 培养观察病原菌 2.2.2 病原菌培养性状及形态特征 田间自然发病
子实体产生和结构， PDA 培养基培养观察菌落生长
用 植株分离及接种后分离得菌株的形态特征及培养性状
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10 期 徐秀德等：玉米新病害—鞘腐病研究初报 3085
GenBank 数据库中用 BLAST Program 与已有的相关菌
株序列比较，并选取序列同源性较高的模式菌株序列，
构建系统同源树（图 2）。CSR01、CSR15 和 CSR24
菌 株 与 已 经 登 录 的 层 出 镰 孢 菌 F. proliferatum
（U34558） 序列[16,17]同源性达 100%，
ITS 在同一个组，
而与拟轮生镰孢菌 F. verticillioide（U34555）存在明
显差别。rDNA ITS 序列分析结果表明，引起玉米鞘腐
病的病原菌为层出镰孢菌 F. proliferatum，国内未见报
道。
图1 玉米鞘腐病田间发病症状
Fig. 1 The symptoms of corn sheath rots in field
表现一致。 PDA 或 PSA 培养基上，
在 病菌在 5～35℃
温度范围内均能生长，适宜温度 25～30℃，最适 28℃。
在适宜温度下气生菌丝茂盛、密集，菌落生长厚；在
5℃和 35℃时菌落生长极慢；10℃时，气生菌丝稍长， 图2 玉米鞘腐病菌 CSR01、CSR15、CSR24 菌株及相关菌株
但较稀疏；25℃和 30℃下培养 5 d，平均菌落直径分 rDNAITS 基因序列的系统同源树
别为 97.2 mm 和 74.2 mm，菌落呈粉白色至淡橙黄色； Fig. 2 Homology analysis of rDNA ITS gene sequences
气生菌丝绒毛状至粉末状，高 2～3 mm，培养基背面 among CSR01, CSR15, CSR24 and related strains
橙黄色，基物无色。在 PSA 培养基上培养 10 d 后产
生橙黄色分生孢子座。 CLA 培养基上，
在 小型分生孢
子串生和假头生，长卵形或椭圆形，无隔或具 1 隔膜，
3 讨论
大小 7.6～10.7 ?m×3.6～4.3 ?m，平均 8.7 ?m×3.9 通过对玉米鞘腐病病原菌的生物学特性、柯赫氏
?m；大型分生孢子镰刀形，较直，顶胞渐尖，足胞较 法则证病过程及其 rDNA ITS 序列的分析，证明玉米
明显，1～5 个分隔，以 3～4 隔膜居多，大小 27.1～ 鞘腐病是由层出镰孢菌 F. proliferatum 侵染引起的。
38.3 ?m×3.7～4.9 ?m，平均 33.6 ?m×4.5 ?m； 隔者
1 据 White 等[4,5]记载，在玉米上发生有紫叶鞘病，
14.0 ～ 25.5 ?m×2.8 ～ 5.0 ?m； 2 隔 者 18.6 ～ 30.4 此病在玉米抽丝阶段开始发生，只危害叶鞘，而不侵
?m×3.0～5.2 ?m；3 隔者 24.2～44.6 ?m×3.5～5.4 染叶片和茎秆，认为由镰孢菌（Fusarium spp.）及细
?m； 隔者 42.1～51.0 ?m×4.8～5.4 ?m； 隔者 43.3～
4 5 菌侵染引起，尚未确定玉米鞘腐病的致病菌种类。本
56.1 ?m×4.8～5.9 ?m。产孢细胞为内壁芽生瓶梗式产 文报道的由层出镰孢菌（F. proliferatum）引起的玉米
孢（eb-ph），单、复瓶梗并存，以单瓶梗居多。病菌 鞘腐病的发生特点与其较为一致。
的生长速度、培养性状和子实体形态均与已报道的层 层出镰孢菌（F. proliferatum）在形态特征上与 F.
[7,13,14]
出镰孢菌（F. proliferatum） 相似。根据分离物 verticillioide 相近，二者易于混淆，但 F. proliferatum
的形态学特征，引起玉米鞘腐病 的病原菌为层出镰 产生的小孢子链较短，而且产生复瓶梗，在形态上可
孢菌[F. proliferatum（Mats.）Nirenberg]。 以将两者区分开。过去人们一直将产生小型孢子链的
2.2.3 rDNA ITS 序列测定及分析 将经过接种后分 种类归入串珠镰孢菌（F. moniliforme），而现在已将
离获得的病菌 CSR01、CSR15 和 CSR24 的菌株的 F. moniliforme 划分成 F. proliferatum 和 F. verticillioide
rDNA ITS 序列，参照 Waalwijk[15] 方法校对后，在 等多个种类[18~22]。因此，以往鉴定的 F. moniliforme
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3086 中 国 农 业 科 学 41 卷
其实是一复合种，
混合了许多致病镰孢菌的种类。
Cuomo [3] 陈 捷, 高增贵. 粮食作物病害识别与防治(图册). 沈阳: 辽宁科
[23]
等 已完成了禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum） 学技术出版社, 2003.
及相关种类基因组测序工作，为从分子水平上探索镰 Chen J, Gao Z G. Grain Crops Disease Identification and Control.
孢菌种间差别提供了理论依据，将有助于提高镰孢菌 Shenyang: Liaoning Science and Technology Press, 2003. (in
种群分类鉴定的准确性。 Chinese)
[24]
F. proliferatum 可引起许多植物病害 ，Abbas [4] White D G. Compendium of Corn Diseases. St. Paul: The American
[25]
等 在美国阿肯色州发现该菌可引起水稻鞘腐病， Phytopathology Society Press, 1999.
并造成严重的产量损失。 从不同生态区水稻鞘腐病发 [5] White D G, Malvick D, Hager A. Field Guide to Corn Diseases.
病植株上采集病穗样本，进行病原菌分离和毒素分析， Urbana-Champaign: University of Illinois Board of Trustees, 2005.
结果发现该病菌分离频率高达 65%，并从有鞘腐症状 [6] 陈鸿逵, 王拱辰. 浙江镰刀菌志. 杭州: 浙江科学技术出版社,
表现的籽粒中检测到较高水平的伏马菌素 1992.
（Fumonisins B1），该毒素是由 F. proliferatum 和 F. Chen H K. Wang H C. Compendium of Fusarium in Zhejiang.
[26]
verticillioides 产生的次级代谢产物 。水稻鞘腐病与 Hangzhou: Zhejiang Science and Technology Press, 1992. (in
玉米鞘腐病均由 F. proliferatum 引起的，但二者之间 Chinese)
的相互关系还有待于深入研究。 [7] Leslie J F, Summerell B A. The Fusarium Laboratory Manual. Ames,
玉米鞘腐病在中国北方春玉米区均有不同程度发 Iowa: Blackwell Professional Publishing, 2006.
生，在辽宁省田间调查发现，东部山区发病严重，中、 [8] Van der Lee T A J, Daboussi M J, Dufresne M, Xu X, Liu T, Waalwijk
北部发病偏重，辽西地区较轻，这可能与当地的气候 C, Kema G H J. Transposon mutagenesis in Fusarium graminearum.
条件、特别是田间温、湿度有关。田间初步观察发现， March 2, 2006. KNPV working group Fusarium. CBS Utrecht: The
品种间发病程度存在明显差异，玉米自交系发病重于 Netherlands.
杂交种。目前该病在中国属新发生病害，并有加重危 [9] Fisher N L, Burgess L W, Toussoun T A, Nelson P E. Carnation leaves
害趋势，故应积极开展病害发生规律及防治措施的深 as a substrate and for preserving culture of Fusarium species.
入研究。 Phytopathology, 1982, 72: 151-153.
[10] Kema G H J, Goodwin S B, Hamza S, Verstappen C E P, Cavaletto J
4 结论 R, Van der Lee T A J, de Weerdt M, Bonants P J M, Waalwijk C. A
玉米鞘腐病为中国玉米上发生的一种新病害，通 combined amplified fragment length polymorphism and randomly
过对该病原菌的生物学特性、柯赫氏法则证病过程及 amplified polymorphism DNA genetic linkage map of Mycosphaerella
其 rDNA ITS 序列的分析，证明玉米鞘腐病致病菌为 graminicola, the Septoria tritici leaf blotch pathogen of wheat.
层出镰孢菌[Fusarium. proliferatum
（Mats.）Nirenberg]。 Genetics, 2002, 161: 1497-1505.
[11] Mule G, Susca A, Stea G., Moretti A. A species-specific PCR assay
致谢：在本研究中，中国农业科学院作物科学研究所王 based on the calmodulin partial gene for identification of Fusarium
晓鸣研究员协助采集病害标本，并提供症状图片，在此表示 verticillioides, F. proliferatum and F. subglutinans. European Journal
感谢。 of Plant Pathology, 2004, 110: 495-502.
[12] Waalwijk C, Kastelein P, Vries I de, Kerenyi Z, Van der Lee T A J,
References Kohl T H J, Kema G H J. Major changes in Fuarium spp. in wheat in
[1] 白金铠. 杂粮作物病害. 北京: 中国农业出版社, 1997. the Netherlands. European Journal of Plant Pathology, 2003, 109:
Bai J K. Rain Fed Crops Disease. Beijing: China Agricultural Press, 743-754.
1997. (in Chinese) [13] Burgess L W, Summerell B A, Bullock S, Gott K P, Backhouse D.
[2] 王晓鸣, 戴法超, 廖 琴. 玉米病虫害田间手册. 北京: 中国农业 Laboratory manual for Fusarium research (3rd). Sydney: University
科技出版社, 2002. of Sydney, Australia, 1994.
Wang X M, Dai F C, Liao Q. Field Handbook of Corn Disease and [14] Brayford D. The Identification of Fusarium species. Surrey:
Insects. Beijing: Chinese Agricultural Scien-Tech Press, 2002. (in International Mycological Institute Press, 1993.
Chinese) [15] Waalwijik C, Baayen R P, Koning de J R A, Gams W. Ribosomal
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10 期 徐秀德等：玉米新病害—鞘腐病研究初报 3087
DNA analyses the status of Fusarium sections Liseola and Elegans. [23] Cuomo C A, Güldener U, Xu J R, Trail F, Turgeon B G, Pietro A D,
Sydowia, 1996, 48(1): 90-104. Walton J D, Ma L J, Baker S E, Rep M, Adam G, Antoniw J, Baldwin
[16] Kwon S I, van Dohlon C D, Anderson A J. Gene sequence analysis of T, Calvo S, Chang Y L, DeCaprio D, Gale L R, Gnerre S, Goswami R
an opportunistic wheat pathogen, an isolate of Fusarium proliferatum. S, Hammond-Kosack K, Harris L J, Hilburn K, Kennell J C, Kroken S,
Canada Journal of Botany, 2001, 79(9): 1115-1121. Magnuson J K, Mannhaupt G., Münsterkütter M, Nelson D, O'Donnell
[17] O'Donnell K, Cigelnik E. Two divergent intragenomic rDNA ITS2 K, Ouellet T, Qi W, Quesneville H, Roncero M I G, Seong K, Tetko I
types within a monophyletic lineage of the fungus Fusarium are V, Urban M, Waalwijk C, Ward T J, Yao J, Birren B W, Kistler H C.
nonorthologous. Molecular Phylogenetics and Evolution, 1997, 7(1): The Fusarium graminearum genome reveals a link between localized
103-116. polymorphism and pathogen specialization. Science, 2007, 317:
[18] Pettitt T, Xu X M, Parry D. Association of Fusarium species in the 1400-1402.
wheat stem rot complex. European Journal of Plant Pathology, 2003, [24] Abdalla M Y, Al-Rokibah A, Moretti A, Mulè G. Pathogenicity of
109: 769-774. toxigenic Fusarium proliferatum from date palm in Saudi Arabia.
[19] Proctor R H, Plattner R D, Brown D W, Seo J A, Lee Y J. Plant Disease, 2000, 84(3): 321-324.
Discontinuous distribution of Fumonisin biosynthetic genes in the [25] Abbas H K, Cartwright R D, Shier W T, Abouzied M M, Bird C B,
Gibberella fujikuroi species complex. Mycological Research, 2004, Rice L G, Ross P F, Sciumbato G L, Mererdith F I. Natural occurrence
108(7): 815-822. of Fumonisins in rice with Fusarium sheath rot disease. Plant Disease,
[20] Bottalico A. Fusarium diseases of cereals: species complex and 1998, 82(1): 22-25.
related mycotoxin profiles in Europe. Journal of Plant Pathology, [26] Cortez-Rocha M O, Ramírez-Astudillo W R, Sánchez-mariňez R I,
1998, 80(2): 85-103. Rosas-Burgos E C, Wong-Corral F J, Borboa-Flores J, Castillón-
[21] O'Donnell K, Cigelnik E, Nirenberg H I. Molecular systematics and Campaňa L G, Tequida-Meneses M. Fumonisins and fungal species in
phylogeography of the Gibberella fujikuroi species complex. corn from Sonora, Mexico. Bulletin of Environmental Contamination
Mycologia, 1998, 90(3): 465-493. and Toxicology, 2003, 70: 668-673.
[22] Marasa W F, Rheeder J P. Fusarium andiyazi sp. nov., a new species
from sorghum. Mycologia, 2001, 93(6): 1203-1210. （责任编辑 毕京翠）
更正
本刊 2008，41（8）：2325-2331 论文“烟粉虱 B 型和 Q 型群体遗传结构和 ISSR 分析”，由于作者笔误，在中英文摘
要部分的结论中出现错误，现更正如下：
中文摘要 [结论]
“烟粉虱 Q 型种群遗传多样性高于 B 型种群。 ，
” 英文摘要[Conclusion] “The population genetic diversity
of biotype Q is higher than that of biotype B.”
在此，向读者表示歉意！
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- 1. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 中国农业科学 2008,41(10):3083-3087 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2008.10.022 玉米新病害—鞘腐病研究初报 1 1 1 1 1 2 3 徐秀德 ，姜 钰 ，王丽娟 ，董怀玉 ，胡 兰 ，吕国忠 ，刘志恒 （1 辽宁省农业科学院植物保护研究所，沈阳 110161；2 大连民族学院生物资源与环境研究所，辽宁大连 116600； 3 沈阳农业大学植物保护学院，沈阳 110161） 摘要： 【目的】明确中国玉米产区发生的新病害—鞘腐病的症状及其致病病原菌的种类。 【方法】田间调查进 行症状描述，采集不同地区玉米鞘腐病典型病斑，对分离获得的可疑病原物进行培养、致病性测定以及 ITS 序列 测定分析。【结果】玉米鞘腐病菌的形态学与已报道的层出镰孢菌[Fusarium proliferatum ]相同，ITS 序列测定 分析该菌与层出镰孢菌的同源性达 100%;人工接种寄主表现与田间自然发病相同症状。病菌生长适宜温度为 25～ 30℃，最适温度为 28℃。病菌大、小两型分生孢子的萌发适宜温度均为 25～30℃。【结论】玉米鞘腐病为中国玉 米发生的一种新病害，其病原菌为层出镰孢菌[Fusarium proliferatum （Mats.）Nirenberg]。 关键词：玉米鞘腐病；病原鉴定；生物学特性 Corn Sheath Rot—A New Disease Found in China XU Xiu-de1, JIANG Yu1, WANG Li-Juan1, DONG Huai-yu1, HU Lan1, L? Guo-zhong2, LIU Zhi-heng3 (1Institute of Plant Protection, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161; 2Institute of Bio-Resources and Environment, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, Liaoning; 3College of Plant Protection, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161) Abstract: 【Objective】The objective of this study is to define the symptom and causal agent of corn sheath rot, which is a newly found disease in China.【Method】The fresh samples with typical symptom were collected from different areas. The acquired fungal isolates were cultured on standard media and tested for pathogenicity, their ITS rDNA were sequenced and analyzed. 【Result】The pathogen was morphologically identified as Fusarium proliferatum (Mats.) Nirenberg. The ITS sequence analysis has confirmed that it is 100% similar with those of F. proliferatum downloaded from GenBank. The artificially inoculation of the fungal isolates produced the similar symptoms as the field investigation. The optimum temperature for mycelial growth of the pathogen in culture was 25-30℃.【Conclusion】 The sheath rot of corn is a newly found disease in China, and its causal agent is identified as Fusarium proliferatum (Mats.) Nirenberg. Key words: Corn sheath rot; Pathogen identification; Biological characteristics 例表明，一种新的病害或病原菌出现而未被重视，常 0 引言 给生产造成严重后果，在中国此类教训屡见不鲜。 【前 【研究意义】近年来，中国东北玉米产区发生一 人研究进展】玉米鞘腐病是中国东北春玉米上发生的 种新病害，该病害症状特点与玉米的褐斑病、纹枯病 一种新病害，经查阅国内玉米病害研究资料[1~3]，未见 和圆斑病等[1]有相似之处。该病主要危害玉米叶鞘， 该病害相关研究报道，对该病害病原学、发生规律还 在玉米生育中后期发生危害，受害叶鞘呈黑褐色腐烂 不清楚，生产上缺乏有效防病措施。在美国，White 症状，故称之为鞘腐病。近年该病有逐年加重发生的 等[4,5]记载了在玉米上发生有紫叶鞘病，此病在玉米抽 趋势，造成不同程度玉米产量损失。历史上的许多实 丝阶段开始发生，只危害叶鞘而不侵染叶片和茎秆， 收稿日期：2007-10-17；接受日期：2007-11-12 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD02A12） 作者介绍：徐秀德（1955-） ，男，山东即墨人，研究员，博士，研究方向为玉米等旱粮作物病害防治和资源抗病鉴定。Tel：024-88455636；Fax：024- 88419895；Email：xiudex@163.com zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
- 2. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 3084 中 国 农 业 科 学 41 卷 认为可能由镰孢菌（Fusarium spp.）或细菌侵染引起， 状况。用直径 5 mm 打孔器切取菌片，采用 PDA 培养 但尚未确定玉米鞘腐病的致病原菌种类。【本研究切 基，分别于 5、10、15、20、25、28、30、35 和 40℃ 入点】玉米鞘腐病是玉米新病害，其病害发生特点及 共计 9 个温度梯度下培养， 5 次重复， d 后观察记 设 6 其致病病原不明确。本研究采用常规植物病理学和分 录培养形态特征，测量菌落直径和计算菌落生长速度。 子生物学相结合研究技术手段，对玉米鞘腐病病原学 选用 CLA 培养基培养病原菌以便观察病菌子实体结 及生物学特性等进行了研究。【拟解决的关键问题】 构。接菌方法同上，25℃恒温培养，6 d 后观察记录子 明确该病病原菌的种类，为该病害的防治和抗病育种 实体形态特征。 提供理论依据。 1.2.3 分子生物学鉴定 将供试菌株 CSR01、CSR15 和 CSR24 分别用马铃薯蔗糖液体培养基培养，离心后 1 材料与方法 用滤纸过滤回收菌丝体。用 Gentra 公司的 puregene 1.1 病害症状描述 DNA 提取试剂盒提取 DNA[10,11]。ITS 区域 PCR 扩增 根据田间自然发病和人工接种发病植株进行病害 采 用 真 菌 rDNA ITS 区 域 通 用 引 物 ： ITS1 症状描述。于 2004 年秋季，采集辽宁、吉林和黑龙江 （5′-GAAGTAAAAGTCGAACAAG-3′）和引物 ITS4 省不同生态区和不同品种自然病株上典型病斑，参照 （5′-CCTCCGCTTATTGATATGC-3′）。测序反应和 文献[6]、文献[7]进行病原菌分离，获得分离菌后，经 统 计 分 析 参 照 Waalwijk 等 [12] 的 方 法 进 行 ， 应 用 单孢分离获得纯化菌株。将病菌于 PDA 或 PSA 培养 ABI3700 自 动 测 序 仪 进 行 测 序 。 获 得 的 序 列 与 从 基上进行培养，根据培养性状进行形态学鉴定，确定 GenBank 数据库中获得的相关镰孢菌种类的 rDNA 出现频率较高的优势菌株。共获得镰孢菌（Fusarium） ITS 序列进行比较，利用 DNA Star 软件进行同源树的 分离菌株 24 个，编号为 CSR01～24。选取代表性的 构建。 菌株 CSR01、CSR15 和 CSR24 为供试菌株，按柯赫 氏（Koch’）法则进行证病和病原菌鉴定。 2 结果与分析 1.2 病原菌的鉴定 2.1 病害症状 1.2.1 病原菌致病性测定 选用丹黄 02 玉米品种为 在田间自然条件下，病害主要发生于叶鞘部位， 供试材料进行致病性测定。将供试镰孢菌 3 个菌株 形成不规则褐色腐烂状病斑，故称鞘腐病。该病主要 （CSR01、CSR15 和 CSR24）分别移植于 PDA 平板 发生在玉米生长后期的籽粒形成直至灌浆充实期。病 上，25℃恒温培养 4～5 d；用打孔器在菌落边缘打取 斑初为椭圆形或褐色小点，后逐渐扩展，直径可达 5 直径 0.5 mm 菌片 5 片，移入装有 100 ml 的 5%绿豆煎 cm 以上，多个病斑汇合形成黑褐色不规则形斑块，蔓 [8] 汁（有助于镰孢菌大孢子产生）液体培养基 的 250 ml 延至整个叶鞘，致叶鞘干腐。叶鞘内侧褐变重于叶鞘 三角瓶中，置于摇床（160 r/min），25℃震荡培养 72 外侧，田间偶尔可见病斑中心部位产生粉白色霉层（病 5 h；然后用无菌水配制成浓度为 10 个/ml 的孢子悬浮 菌菌丝体和分生孢子）（图 1）。 液备用。在田间玉米开花初期，用注射器将孢子悬浮 2.2 病原菌鉴定结果 液从植株叶基部滴注入叶鞘内，为了使孢子悬浮液能 2.2.1 病原菌致病性测定 人工接种叶鞘结果表明， 进入叶鞘与茎秆间、可用手向一侧拉叶片，以不损伤 接种病株表现出与自然病株相同的症状。接种 7 d 后， 叶鞘为宜，每叶鞘滴注孢子悬浮液 2 ml。设滴注无菌 接种部位产生褐色小斑点，11 d 后病斑逐步扩展，呈 水为空白对照。接种后，每间隔 2 d 进行接种点病情 棕褐色病斑，且叶鞘内侧的病斑面积大于外侧，发病 调查。接种植株病症充分显现后，从人工接种玉米植 严重时整个叶鞘变为黑褐色。田间接种 40 株有 35 株 株发病的病斑上分离致病菌，与田间自然病株上分离 发病，接种点发病率为 87.5%；而对照未见发病。对 的镰孢菌菌株进行形态比较。 接种发病叶鞘进行病菌分离， 22 个接种点分离到与 有 1.2.2 病原菌形态学鉴定 将分离的致病菌株和从 接种供试验菌株培养性状相同的病原菌。由此可见供 田间自然病株上分离的菌株经室内培养，通过形态特 试菌株具有较强的致病力，表明其为玉米鞘腐病的致 征及培养性状比较，进行病原菌的鉴定。形态学鉴定 病菌。 [9] 采用康乃馨叶琼脂（CLA）培养基 培养观察病原菌 2.2.2 病原菌培养性状及形态特征 田间自然发病 子实体产生和结构， PDA 培养基培养观察菌落生长 用 植株分离及接种后分离得菌株的形态特征及培养性状 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
- 3. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 10 期 徐秀德等：玉米新病害—鞘腐病研究初报 3085 GenBank 数据库中用 BLAST Program 与已有的相关菌 株序列比较，并选取序列同源性较高的模式菌株序列， 构建系统同源树（图 2）。CSR01、CSR15 和 CSR24 菌 株 与 已 经 登 录 的 层 出 镰 孢 菌 F. proliferatum （U34558） 序列[16,17]同源性达 100%， ITS 在同一个组， 而与拟轮生镰孢菌 F. verticillioide（U34555）存在明 显差别。rDNA ITS 序列分析结果表明，引起玉米鞘腐 病的病原菌为层出镰孢菌 F. proliferatum，国内未见报 道。 图1 玉米鞘腐病田间发病症状 Fig. 1 The symptoms of corn sheath rots in field 表现一致。 PDA 或 PSA 培养基上， 在 病菌在 5～35℃ 温度范围内均能生长，适宜温度 25～30℃，最适 28℃。 在适宜温度下气生菌丝茂盛、密集，菌落生长厚；在 5℃和 35℃时菌落生长极慢；10℃时，气生菌丝稍长， 图2 玉米鞘腐病菌 CSR01、CSR15、CSR24 菌株及相关菌株 但较稀疏；25℃和 30℃下培养 5 d，平均菌落直径分 rDNAITS 基因序列的系统同源树 别为 97.2 mm 和 74.2 mm，菌落呈粉白色至淡橙黄色； Fig. 2 Homology analysis of rDNA ITS gene sequences 气生菌丝绒毛状至粉末状，高 2～3 mm，培养基背面 among CSR01, CSR15, CSR24 and related strains 橙黄色，基物无色。在 PSA 培养基上培养 10 d 后产 生橙黄色分生孢子座。 CLA 培养基上， 在 小型分生孢 子串生和假头生，长卵形或椭圆形，无隔或具 1 隔膜， 3 讨论 大小 7.6～10.7 ?m×3.6～4.3 ?m，平均 8.7 ?m×3.9 通过对玉米鞘腐病病原菌的生物学特性、柯赫氏 ?m；大型分生孢子镰刀形，较直，顶胞渐尖，足胞较 法则证病过程及其 rDNA ITS 序列的分析，证明玉米 明显，1～5 个分隔，以 3～4 隔膜居多，大小 27.1～ 鞘腐病是由层出镰孢菌 F. proliferatum 侵染引起的。 38.3 ?m×3.7～4.9 ?m，平均 33.6 ?m×4.5 ?m； 隔者 1 据 White 等[4,5]记载，在玉米上发生有紫叶鞘病， 14.0 ～ 25.5 ?m×2.8 ～ 5.0 ?m； 2 隔 者 18.6 ～ 30.4 此病在玉米抽丝阶段开始发生，只危害叶鞘，而不侵 ?m×3.0～5.2 ?m；3 隔者 24.2～44.6 ?m×3.5～5.4 染叶片和茎秆，认为由镰孢菌（Fusarium spp.）及细 ?m； 隔者 42.1～51.0 ?m×4.8～5.4 ?m； 隔者 43.3～ 4 5 菌侵染引起，尚未确定玉米鞘腐病的致病菌种类。本 56.1 ?m×4.8～5.9 ?m。产孢细胞为内壁芽生瓶梗式产 文报道的由层出镰孢菌（F. proliferatum）引起的玉米 孢（eb-ph），单、复瓶梗并存，以单瓶梗居多。病菌 鞘腐病的发生特点与其较为一致。 的生长速度、培养性状和子实体形态均与已报道的层 层出镰孢菌（F. proliferatum）在形态特征上与 F. [7,13,14] 出镰孢菌（F. proliferatum） 相似。根据分离物 verticillioide 相近，二者易于混淆，但 F. proliferatum 的形态学特征，引起玉米鞘腐病 的病原菌为层出镰 产生的小孢子链较短，而且产生复瓶梗，在形态上可 孢菌[F. proliferatum（Mats.）Nirenberg]。 以将两者区分开。过去人们一直将产生小型孢子链的 2.2.3 rDNA ITS 序列测定及分析 将经过接种后分 种类归入串珠镰孢菌（F. moniliforme），而现在已将 离获得的病菌 CSR01、CSR15 和 CSR24 的菌株的 F. moniliforme 划分成 F. proliferatum 和 F. verticillioide rDNA ITS 序列，参照 Waalwijk[15] 方法校对后，在 等多个种类[18~22]。因此，以往鉴定的 F. moniliforme zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
- 4. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 3086 中 国 农 业 科 学 41 卷 其实是一复合种， 混合了许多致病镰孢菌的种类。 Cuomo [3] 陈 捷, 高增贵. 粮食作物病害识别与防治(图册). 沈阳: 辽宁科 [23] 等 已完成了禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum） 学技术出版社, 2003. 及相关种类基因组测序工作，为从分子水平上探索镰 Chen J, Gao Z G. Grain Crops Disease Identification and Control. 孢菌种间差别提供了理论依据，将有助于提高镰孢菌 Shenyang: Liaoning Science and Technology Press, 2003. (in 种群分类鉴定的准确性。 Chinese) [24] F. proliferatum 可引起许多植物病害 ，Abbas [4] White D G. Compendium of Corn Diseases. St. Paul: The American [25] 等 在美国阿肯色州发现该菌可引起水稻鞘腐病， Phytopathology Society Press, 1999. 并造成严重的产量损失。 从不同生态区水稻鞘腐病发 [5] White D G, Malvick D, Hager A. Field Guide to Corn Diseases. 病植株上采集病穗样本，进行病原菌分离和毒素分析， Urbana-Champaign: University of Illinois Board of Trustees, 2005. 结果发现该病菌分离频率高达 65%，并从有鞘腐症状 [6] 陈鸿逵, 王拱辰. 浙江镰刀菌志. 杭州: 浙江科学技术出版社, 表现的籽粒中检测到较高水平的伏马菌素 1992. （Fumonisins B1），该毒素是由 F. proliferatum 和 F. Chen H K. Wang H C. Compendium of Fusarium in Zhejiang. [26] verticillioides 产生的次级代谢产物 。水稻鞘腐病与 Hangzhou: Zhejiang Science and Technology Press, 1992. (in 玉米鞘腐病均由 F. proliferatum 引起的，但二者之间 Chinese) 的相互关系还有待于深入研究。 [7] Leslie J F, Summerell B A. The Fusarium Laboratory Manual. Ames, 玉米鞘腐病在中国北方春玉米区均有不同程度发 Iowa: Blackwell Professional Publishing, 2006. 生，在辽宁省田间调查发现，东部山区发病严重，中、 [8] Van der Lee T A J, Daboussi M J, Dufresne M, Xu X, Liu T, Waalwijk 北部发病偏重，辽西地区较轻，这可能与当地的气候 C, Kema G H J. Transposon mutagenesis in Fusarium graminearum. 条件、特别是田间温、湿度有关。田间初步观察发现， March 2, 2006. KNPV working group Fusarium. CBS Utrecht: The 品种间发病程度存在明显差异，玉米自交系发病重于 Netherlands. 杂交种。目前该病在中国属新发生病害，并有加重危 [9] Fisher N L, Burgess L W, Toussoun T A, Nelson P E. Carnation leaves 害趋势，故应积极开展病害发生规律及防治措施的深 as a substrate and for preserving culture of Fusarium species. 入研究。 Phytopathology, 1982, 72: 151-153. [10] Kema G H J, Goodwin S B, Hamza S, Verstappen C E P, Cavaletto J 4 结论 R, Van der Lee T A J, de Weerdt M, Bonants P J M, Waalwijk C. A 玉米鞘腐病为中国玉米上发生的一种新病害，通 combined amplified fragment length polymorphism and randomly 过对该病原菌的生物学特性、柯赫氏法则证病过程及 amplified polymorphism DNA genetic linkage map of Mycosphaerella 其 rDNA ITS 序列的分析，证明玉米鞘腐病致病菌为 graminicola, the Septoria tritici leaf blotch pathogen of wheat. 层出镰孢菌[Fusarium. proliferatum （Mats.）Nirenberg]。 Genetics, 2002, 161: 1497-1505. [11] Mule G, Susca A, Stea G., Moretti A. A species-specific PCR assay 致谢：在本研究中，中国农业科学院作物科学研究所王 based on the calmodulin partial gene for identification of Fusarium 晓鸣研究员协助采集病害标本，并提供症状图片，在此表示 verticillioides, F. proliferatum and F. subglutinans. European Journal 感谢。 of Plant Pathology, 2004, 110: 495-502. [12] Waalwijk C, Kastelein P, Vries I de, Kerenyi Z, Van der Lee T A J, References Kohl T H J, Kema G H J. Major changes in Fuarium spp. in wheat in [1] 白金铠. 杂粮作物病害. 北京: 中国农业出版社, 1997. the Netherlands. European Journal of Plant Pathology, 2003, 109: Bai J K. Rain Fed Crops Disease. Beijing: China Agricultural Press, 743-754. 1997. (in Chinese) [13] Burgess L W, Summerell B A, Bullock S, Gott K P, Backhouse D. [2] 王晓鸣, 戴法超, 廖 琴. 玉米病虫害田间手册. 北京: 中国农业 Laboratory manual for Fusarium research (3rd). Sydney: University 科技出版社, 2002. of Sydney, Australia, 1994. Wang X M, Dai F C, Liao Q. Field Handbook of Corn Disease and [14] Brayford D. The Identification of Fusarium species. Surrey: Insects. Beijing: Chinese Agricultural Scien-Tech Press, 2002. (in International Mycological Institute Press, 1993. Chinese) [15] Waalwijik C, Baayen R P, Koning de J R A, Gams W. Ribosomal zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
- 5. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 10 期 徐秀德等：玉米新病害—鞘腐病研究初报 3087 DNA analyses the status of Fusarium sections Liseola and Elegans. [23] Cuomo C A, Güldener U, Xu J R, Trail F, Turgeon B G, Pietro A D, Sydowia, 1996, 48(1): 90-104. Walton J D, Ma L J, Baker S E, Rep M, Adam G, Antoniw J, Baldwin [16] Kwon S I, van Dohlon C D, Anderson A J. Gene sequence analysis of T, Calvo S, Chang Y L, DeCaprio D, Gale L R, Gnerre S, Goswami R an opportunistic wheat pathogen, an isolate of Fusarium proliferatum. S, Hammond-Kosack K, Harris L J, Hilburn K, Kennell J C, Kroken S, Canada Journal of Botany, 2001, 79(9): 1115-1121. Magnuson J K, Mannhaupt G., Münsterkütter M, Nelson D, O'Donnell [17] O'Donnell K, Cigelnik E. Two divergent intragenomic rDNA ITS2 K, Ouellet T, Qi W, Quesneville H, Roncero M I G, Seong K, Tetko I types within a monophyletic lineage of the fungus Fusarium are V, Urban M, Waalwijk C, Ward T J, Yao J, Birren B W, Kistler H C. nonorthologous. Molecular Phylogenetics and Evolution, 1997, 7(1): The Fusarium graminearum genome reveals a link between localized 103-116. polymorphism and pathogen specialization. Science, 2007, 317: [18] Pettitt T, Xu X M, Parry D. Association of Fusarium species in the 1400-1402. wheat stem rot complex. European Journal of Plant Pathology, 2003, [24] Abdalla M Y, Al-Rokibah A, Moretti A, Mulè G. Pathogenicity of 109: 769-774. toxigenic Fusarium proliferatum from date palm in Saudi Arabia. [19] Proctor R H, Plattner R D, Brown D W, Seo J A, Lee Y J. Plant Disease, 2000, 84(3): 321-324. Discontinuous distribution of Fumonisin biosynthetic genes in the [25] Abbas H K, Cartwright R D, Shier W T, Abouzied M M, Bird C B, Gibberella fujikuroi species complex. Mycological Research, 2004, Rice L G, Ross P F, Sciumbato G L, Mererdith F I. Natural occurrence 108(7): 815-822. of Fumonisins in rice with Fusarium sheath rot disease. Plant Disease, [20] Bottalico A. Fusarium diseases of cereals: species complex and 1998, 82(1): 22-25. related mycotoxin profiles in Europe. Journal of Plant Pathology, [26] Cortez-Rocha M O, Ramírez-Astudillo W R, Sánchez-mariňez R I, 1998, 80(2): 85-103. Rosas-Burgos E C, Wong-Corral F J, Borboa-Flores J, Castillón- [21] O'Donnell K, Cigelnik E, Nirenberg H I. Molecular systematics and Campaňa L G, Tequida-Meneses M. Fumonisins and fungal species in phylogeography of the Gibberella fujikuroi species complex. corn from Sonora, Mexico. Bulletin of Environmental Contamination Mycologia, 1998, 90(3): 465-493. and Toxicology, 2003, 70: 668-673. [22] Marasa W F, Rheeder J P. Fusarium andiyazi sp. nov., a new species from sorghum. Mycologia, 2001, 93(6): 1203-1210. （责任编辑 毕京翠） 更正 本刊 2008，41（8）：2325-2331 论文“烟粉虱 B 型和 Q 型群体遗传结构和 ISSR 分析”，由于作者笔误，在中英文摘 要部分的结论中出现错误，现更正如下： 中文摘要 [结论] “烟粉虱 Q 型种群遗传多样性高于 B 型种群。 ， ” 英文摘要[Conclusion] “The population genetic diversity of biotype Q is higher than that of biotype B.” 在此，向读者表示歉意！ zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/